CN100405114C - 摄像透镜、摄像单元以及便携终端 - Google Patents

Abstract

一种在固体摄像元件上成被摄体像的摄像透镜，其中，第1透镜、第2透镜、第3透镜分别至少具有1面的非球面，满足以下条件式。15°＜IA_D＜35°(1) |IA_h-(IA_D·Y_h/Y_D)|＜5°(2)其中，Y_D：相当于所述固体摄像元件的矩形实效像素区域的对角线长的1/2的像高；Y_h：所述摄像透镜的任意的像高(其中Y_h＜Y_D)；IA_D：所述摄像透镜的像高Y_D上成像的光束的主光线与光轴之间成的角度；IA_h：所述摄像透镜的像高Y_h上成像的光束的主光线与光轴之间成的角度。

Description

摄像透镜、摄像单元以及便携终端

技术领域

本发明涉及采用CCD型影像感光器或CMOS型影像感光器等固体摄像元件的小型摄像透镜、摄像单元以及备有这些的便携终端。

背景技术

近年来，伴随采用了CCD(Charged CoupledDevice)型影像感光器或COMS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型影像感光器等固体摄像元件的摄像装置的高性能化、小型化，备有摄像装置的手机和个人电脑越来越普及。另外，对于装载于这些摄像装置的摄像透镜，其更小型化的要求也越来越高。

作为这种用途的摄像透镜，与1个或2个结构的透镜相比，更能够适应高性能化、小型化的、由从物体侧起依次为正的第1头镜、正的第2头镜、负的第3透镜组成的3个结构的摄像透镜，已经有所公开。这些摄像透镜例如在专利文献1、2中有所公开。

专利文献1特开2003-322792号公报

专利文献2特开2004-37960号公报

但是，专利文献1、2中公开的摄像透镜虽然是适合小型化的种类，但是因为形成负的第3透镜的透镜材料的阿贝数在55以上，与形成正的第1透镜以及第2透镜的透镜材料的阿贝数的差较小，所以，有轴上色像差修正不足之倾向。

并且，专利文献2中公开的摄像透镜，因为配置在孔径光圈像侧的第2透镜和第3透镜的合成焦点距离成负的值，所以，射出光瞳位置太接近摄像元件，摄像元件的摄像面周边部上成像的光束的主光线入射角(主光线与光轴成的角度，与光轴平行时为0°)有45°以上，在将固体摄像元件用作摄像元件时，因为射向摄像元件的入射角太大，所以，产生在摄像面周边部实质上孔径效率减少的现象(遮光)，产生周边部光量不足。

发明内容

本发明鉴于这些问题，以提供一种既小型又良好的修正了诸像差，且将成像于固体摄像元件周边部的光束的主光线的入射角抑制在适当值的、3个结构的摄像透镜以及采用它的摄像单元，以及便携终端为目的。

附图说明

图1是实施例1的摄像透镜的光轴方向截面图；

图2是实施例1的像差图(球面像差、像散、畸变、子午彗形像差)；

图3是实施例2的摄像透镜的光轴方向截面图；

图4是实施例2的像差图(球面像差、像散、畸变、子午彗形像差)；

图5是实施例2的摄像透镜的光轴方向截面图；

图6是实施例2的像差图(球面像差、像散、畸变、子午彗形像差)；

图7是摄像单元装置的立体图；

图8是采用了小型摄像透镜的摄像单元装置的实施方式的截面示意图；

图9(a)是施用了摄像单元的手机正面图，(b)是施用了摄像单元的手机背面图；

图10是图9的手机的控制区划图；

图11是用来说明主光线角度的图；

图12是主光线的入射角和摄像透镜的像高之间关系的示意图。

具体实施方式

首先，对为了达成上述目的的结构进行说明。

第1项记载的摄像透镜，是在固体摄像元件上成被摄体像的摄像透镜，其特征在于，由从物体侧起依次为具有正的折射力的凸面向着物体侧的凹凸形状的第1透镜、孔径光圈、具有正的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第2透镜、具有负的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第3透镜构成，所述第1透镜、第2头镜、第3透镜分别至少具有1面的非球面，满足以下条件式。

15°＜IA_D＜35°(1)

|IA_h-(IA_D·Y_h/Y_D)|＜5°(2)

其中，

Y_D：相当于所述固体摄像元件的矩形实效像素区域的对角线长的1/2的像高；

Y_h：所述摄像透镜的任意的像高(其中Y_h＜Y_D)

IA_D：所述摄像透镜的像高Y_D上成像的光束的主光线与光轴之间成的角度。

IA_h：所述摄像透镜的像高Y_h上成像的光束的主光线与光轴之间成的角度。

为了得到小型的、良好的修正了像差的摄像透镜，本发明的基本结构为，从物体侧起，依次为具有正的折射力的凸面向着物体侧的凹凸形状的第1透镜、孔径光圈、具有正的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第2透镜、具有负的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第3透镜构成。从物体侧起依次配置由第1透镜以及第2透镜组成的正透镜组和负的第3头镜，即所谓望远型的该透镜结构，是有利于透镜全长小型化的结构。并且，有关像差修正，因为是隔着光圈由第1透镜和第2透镜正分担正的折射力，所以，能够抑制正透镜组的球面像差、彗形像差的发生。

采用固体摄像元件的摄像头镜中，使摄像透镜的射出瞳位置向着物体侧充分远离固体摄像元件是重要的。但是根据最新的技术，通过改进固体摄像元件的滤色或芯片微型透镜阵列的配列，能够减轻遮光现象。具体的是，将滤色或芯片微型透镜阵列的配列间距设定为对于摄像元件的摄像面的像素间距来说稍微小一些，这样对于各像素来说，越是摄像面的周边部滤色或芯片(オンチツプ)微型透镜阵列越向摄像透镜光轴侧位移，所以，能够将斜入射的光束有效的导至各像素的受光部。由此能够将在固体摄像元件发生的遮光为抑制较小。另外，“主光线”是指代表光线束的、光线束的中心光线。因此，图11所示摄像透镜例子的情况，角度θ为主光线与光轴之间成的角度。

但是，固体摄像元件侧的这种措施，只是在入射到固体摄像元件摄像面的光束的主光线的入射角，是往摄像面周边部渐渐增大的情况时是有效的，所以，设计摄像透镜之际必须注意这一点。例如，若减小摄像透镜全系统的透镜全长，且将固体摄像元件的矩形实效像素区域的对角端的入射角抑制得较小的话，则如图12中实线所示，容易呈现入射到固体摄像元件摄像面的主光线入射角在摄像面中间部区域成极值的特性。在本发明的透镜形式中，负的第3头镜是使用非球面，做成在透镜周边部负的威力减弱的形状(更进一步是在透镜的周边部具有正的威力的形状)的话，则容易呈现该特性。该特性的情况时，在摄像面中间区域发生遮光，形成周边光量在中间区域低下之有失调感的图像。对这一现象，只要满足条件式(1)、(2)，则能够抑制在中间区域的遮光现象。

根据本发明，条件式(1)是规定适当设定成像于固体摄像元件的矩形实效像素区域的对角端的光束的主光线与光轴之间成的角度的条件。通过条件式(1)所示值大于下限，能够抑制摄像透镜整个系统的全长为较小。另一方面，上限是固体摄像元件能够进行遮光对策之角度的限度，优选条件式(1)所示值小于该值。而且，更优选满足下式。

15°＜IA_D＜30°(1)’

条件式(2)是规定成像于固体摄像元件的矩形实效像素区域的对角端的光束的主光线与光轴之间成的角度的、对摄像透镜的像高的特性的条件。通过满足条件式，所述主光线与光轴之间成的角度几乎与像高的大小成比例地增大，通过改进固体摄像元件的滤色或芯片(オンチツプ)微型透镜阵列的配列，遮光对策更有效。而且，更优选满足下式。

|IA_h-(IA_D·Y_h/Y_D)|＜3°(2)’

第2项记载的摄像透镜，是第1项中记载的发明，其中，其特征在于满足以下条件式。

20＜{(v1+v2)/2}-v3＜70(3)

其中，

v1：所述第1透镜的阿贝数

v2：所述第2透镜的阿贝数

v3：所述第3透镜的阿贝数

条件式(3)是规定良好的修正摄像透镜整个系统的色像差的条件。通过条件式(3)所示的值大于下限，能够均衡地修正轴上色像差、放大色像差。另外，通过其值小于上限，能够用较一般的光学材料构成透镜。而且，更优选满足下式。

25＜{(v1+v2)/2}-v3＜60(3)’

第3项记载的摄像透镜，是第1项中记载的发明，其中，其特征在于满足以下条件式。

1.0＜f23/f＜3.0(4)

其中，

f23：所述第2透镜与第3透镜的合成焦点距离

f：所述摄像透镜整个系统的焦点距离

条件式(4)是规定配置在比孔径光圈要来的靠像侧的正的第2透镜和负的第3透镜的合成焦点距离的条件。通过条件式(4)所示的值上于下限，则第2透镜和第3透镜的正的合成焦点距离不至于太小，这样能够避免摄像透镜整个系统的主点位置不至于太接近像侧，所以，能够将摄像透镜整个系统的透镜全长(从第1透镜的物体侧面到摄像透镜整个系统的像侧焦点为止的光轴上的距离)抑制为较小。另外，通过条件式(4)所式的值小于上限，能够确保第2透镜和第3透镜的正的折射力为适当程度，其结果能够使得射出光瞳位置向物体侧远离固体摄像元件，所以，能够抑制成像于固体摄像元件摄像面周边部的光束的主光线入射角度(主光线于光轴之间成的角度，光轴或与光轴平行时为0°)为较小。其结果能够抑制在摄像面周边部的实质上孔径效率减少的现象(遮光)。而且，更优选满足下式。

1.0＜f23/f＜2.0(4)’

本发明中，负的第3透镜的形状是凸面向着像侧的凹凸形状，这是从射向固体摄像元件的主光线入射角的观点出发，与第3透镜像侧面为凹面的情况相比较，有容易将成像于固体摄像元件摄像面周边部的光束的主光线入射角控制为小一点之优点。另外，因为在条件式(4)的前提下是不至于使第3透镜的负的折射力会太大，所以，负的第3透镜往往是非两凹形状而是凹凸形状，但是为了良好的修正轴上色像差，则阿贝数小的第3透镜的负的作用面在靠近光圈的物体侧一方较有效，从像差修正的观点出发，也优选负的第3透镜的形状是凸面向着像侧的凹凸形状。

第4项记载的摄像透镜，是第1项中记载的发明，其中，其特征在于满足以下条件式。

0.15＜f2/f1＜0.60(5)

其中，

f1：所述第1透镜的焦点距离

f2：所述第2透镜的焦点距离

本发明中，条件式(5)是规定既良好的修正诸像差又设定适当分配正的第1头镜、第2透镜的折射力的条件。通过条件式(5)所示的值大于下限，能够确保正的第1透镜的折射力为适当程度，能够抑制摄像透镜整个系统的透镜全长为较小。另一方面，通过条件式(5)所示的值小于上限，能够确保正的第2透镜的折射力为适当程度，能够使摄像透镜的射出光瞳位置向物体侧远离摄像元件。而且，更优选满足下式。

0.15＜f2/f1＜0.4(5)’

第5项记载的摄像透镜，是第1项中记载的发明，其中，其特征在于满足以下条件式。

0.20＜r4/{(1-N2)·f}}＜0.60

(6)

其中，

r4：所述第2透镜的像侧面的曲率半径

N2：所述第2透镜对d线的折射率

f：所述摄像透镜整个系统的焦点距离

条件式(6)是规定适当设定第2透镜像侧面的正的折射力的条件。在此，第2透镜像侧面的焦点距离可以通过曲率半径r 4和第2透镜的折射力N 2，用r4/(1-N2)来进行计算，所以，条件式(6)是表示第2透镜像侧面的焦点距离和摄像透镜整个系统的焦点距离之比的公式。通过条件式(6)所示的值大于下限，第2透镜像侧面的折射力不至于不必要的过大，能够抑制轴外光束的彗形耀斑或桶形畸变的发生。并且，第2面的曲率半径不至于变得太小，从透镜的加工性的观点出发也优选。另一方面，通过条件式(6)所示的值小于上限，能够确保第2透镜像侧面的折射力为适当程度，所以，能够均衡的修正负的第3透镜产生的轴外诸像差。而且，更优选满足下式。

0.25＜r4/{(1-N2)·f}}＜0.45(6)’

第6项记载的摄像单元，是将备有光电变换部的固体摄像元件和；使被摄物体成像于所述固体摄像元件的所述光电变换部的、第1～5项的任何一项中记载的摄像透镜；支撑所述固体摄像元件同时配有进行电信号接发的外部连接用端子的基板；开有来自于物体侧的光入射用的开口部的、由遮光性部件形成的筐体形成了一体的摄像单元，因为其特征在于所述摄像单元的所述摄像透镜光轴方向的高度在10[mm]以下，所以，能够装载于例如手机等薄型的便携终端。

第7项记载的便携终端，其特征在于备有第6项中记载的摄像单元。通过采用本发明的摄像单元，能够得到更小型且具备高性能摄像功能的便携终端。

第8项记载的摄像透镜，是将被摄物体成像于固体摄像元件的摄像透镜，其特征在于，由从物体侧起依次为具有正的折射力的凸面向着物体侧的第1透镜、孔径光圈、具有正的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的凹凸形状的第2透镜、具有负的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第3透镜构成，满足下述条件式。

20＜{(v1+v2)/2}-v3＜70(3)

1.0＜f23/f＜3.0(4)

其中，

v1：所述第1透镜的阿贝数

v2：所述第2透镜的阿贝数

v3：所述第3透镜的阿贝数

f23：所述第2透镜和第3透镜的合成焦点距离

f：所述摄像透镜整个系统的焦点距离

为了得到小型的、良好的修正了像差的摄像透镜，本发明的基本结构为，从物体侧起依次为具有正的折射力的凸面向着物体侧的凹凸形状的第1透镜、孔径光圈、具有正的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第2透镜、具有负的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第3透镜构成。从物体侧起依次配置由第1透镜以及第2透镜组成的正透镜组和负的第3头镜，即所谓望远型的该透镜结构，是有利于透镜全长小型化的结构。并且，有关像差修正，因为是隔着光圈由第1透镜和第2透镜正分担正的折射力，所以，能够抑制正透镜组的球面像差、彗形像差的发生。

条件式(3)是规定良好的修正摄像透镜整个系统的色像差的条件。通过条件式(3)所示的值大于下限，能够均衡地修正轴上色像差、放大色像差。另外，通过其值小于上限，能够用较一般的光学材料构成透镜。而且，更优选满足下式。

25＜{(v1+v2)/2}-v3＜60(3)’

条件式(4)是规定配置在比孔径光圈要来的靠像侧的正的第2透镜和负的第3透镜的合成焦点距离的条件。通过条件式(4)所示的值上于下限，则第2透镜和第3透镜的正的合成焦点距离不至于太小，这样能够避免摄像透镜整个系统的主点位置不至于太接近像侧，所以，能够将摄像透镜整个系统的透镜全长(从第1透镜的物体侧面到摄像透镜整个系统的像侧焦点为止的光轴上的距离)抑制为较小。另外，通过条件式(4)所式的值小于上限，能够确保第2透镜和第3透镜的正的折射力为适当程度，其结果能够使得射出光瞳位置向物体侧远离固体摄像元件，所以，能够抑制成像于固体摄像元件摄像面周边部的光束的主光线入射角度(主光线于光轴之间成的角度，光轴或与光轴平行时为0°)为较小。其结果能够抑制在摄像面周边部的实质上孔径效率减少的现象(遮光)。而且，更优选满足下式。

1.0＜f23/f＜2.0(4)’

本发明中，负的第3透镜的形状是凸面向着像侧的凹凸形状，这是从射向固体摄像元件的主光线入射角的观点出发，与第3透镜像侧面为凹面的情况相比较，有容易将成像于固体摄像元件摄像面周边部的光束的主光线入射角控制为小一点之优点。另外，因为在条件式(4)的前提下是不至于使第3透镜的负的折射力会太大，所以，负的第3透镜往往是非两凹形状而是凹凸形状，但是为了良好的修正轴上色像差，则阿贝数小的第3透镜的负的作用面在靠近光圈的物体侧一方较有效，从像差修正的观点出发，也优选负的第3透镜的形状是凸面向着像侧的凹凸形状。

第9项记载的摄像透镜，是第8项中记载的发明，其中，其特征在于，所述第1透镜是凸面向着物体侧的凹凸形状。

根据本发明，通过使第1透镜为凸面向着物体侧的凹凸形状，第1透镜和第2透镜的形状是隔着光圈成对称性的形状，能够良好的修正第1透镜以及第2透镜产生的彗形像差。另外，是容易修正摄像透镜整个系统的放大色像差、畸变的结构。

第10项记载的摄像透镜，是第8项中记载的发明，其中，其特征在于满足下述条件式。

0.15＜f2/f1＜0.60(5)

其中，

f1：所述第1透镜的焦点距离

f2：所述第2透镜的焦点距离

本发明中，条件式(5)是规定既良好的修正诸像差又设定适当分配正的第1头镜、第2透镜的折射力的条件。通过条件式(5)所示的值大于下限，能够确保正的第1透镜的折射力为适当程度，能够抑制摄像透镜整个系统的透镜全长为较小。另一方面，通过条件式(5)所示的值小于上限，能够确保正的第2透镜的折射力为适当程度，能够使摄像透镜的射出光瞳位置向物体侧远离摄像元件。而且，更优选满足下式。

0.15＜f2/f1＜0.4(5)’

第11项记载的摄像透镜，是第8项中记载的发明，其中，其特征在于满足下述条件式。

0.20＜r4/{(1-N2)·f}}＜0.60(6)

其中，

r4：所述第2透镜的像侧面的曲率半径

N2：所述第2透镜对d线的折射率

f：所述摄像透镜整个系统的焦点距离

条件式(6)是规定适当设定第2透镜像侧面的正的折射力的条件。在此，第2透镜像侧面的焦点距离可以通过曲率半径r4和第2透镜的折射力N2，用r4/(1-N2)来进行计算，所以，条件式(6)是表示第2透镜像侧面的焦点距离和摄像透镜整个系统的焦点距离之比的公式。通过条件式(6)所示的值大于下限，第2透镜像侧面的折射力不至于不必要的过大，能够抑制轴外光束的彗形耀斑或桶形畸变的发生。并且，第2面的曲率半径不至于变得太小，从透镜的加工性的观点出发也优选。另一方面，通过条件式(6)所示的值小于上限，能够确保第2透镜像侧面的折射力为适当程度，所以，能够均衡的修正负的第3透镜产生的轴外诸像差。而且，更优选满足下式。

0.25＜r4/{(1-N2)·f}}＜0.45(6)’

第12项记载的摄像透镜，是第8～11项的任何一项中记载的发明，其中，其特征在于，所述第1透镜、第2透镜、第3透镜分别至少有1面的非球面。

根据本发明，通过所述第1透镜、第2透镜、第3透镜分别至少有1面的非球面，能够更良好的进行像差修正。在正的第1透镜以及第2透镜上至少施加1面的非球面，则能够良好地修正球面像差、彗形像差。另外，在负的第3透镜上至少施加1面的非球面，则能够良好地修正像平面弯曲、畸变。

第13项记载的摄像单元，是将备有光电变换部的固体摄像元件；使被摄物体成像于所述固体摄像元件的所述光电变换部的、第8～12项的任何一项中记载的摄像透镜；支撑所述固体摄像元件同时配有进行电信号接发的外部连接用端子的基板；开有来自于物体侧的光入射用的开口部的、由遮光性部件形成的筐体形成了一体的摄像单元，因为其特征在于所述摄像单元的所述摄像透镜光轴方向的高度在10[mm]以下，所以，能够装载于例如手机等薄型的便携终端。

第14项记载的便携终端，其特征在于备有第13项中记载的摄像单元。通过采用本发明的摄像单元，能够得到更小型且具备高性能摄像功能的便携终端。

根据本发明，能够提供一种既小型又良好地修正诸像差、且将成像于固体摄像元件周边部的光束的主光线的入射角控制在适当程度的、3个结构的摄像透镜以及采用它的摄像单元并同便携终端。

以下，根据附图就本发明的实施方式进行说明。图7是本实施方式中的摄像单元50的立体图，图8是摄像单元50沿着含VIII-VIII线之面的截面图。

上述摄像单元50包括：备有光电变换部51a的作为固体摄像元件的CMOS型影像感光器51；作为将被摄物体像摄像于该影像感光器51的光电变换部51a的摄像透镜之摄像透镜10；支撑影像感光器51同时备有进行电信号接发的外部连接用端子54的基板52；开有来自于物体侧的光入射用开口部55d的由遮光性部件构成的作为镜筒的筐体53，这些被形成为一体。而且，本摄像单元50的光轴方向高度Δ为10mm以下。

上述影像感光器51，是在其受光侧的平面中央部2维性地配置了像素(光电变换元件)，形成了作为受光部的光电变换部51a，在其周围形成了信号处理回路51b。这种信号处理回路由依次驱动各像素得到信号电荷的驱动回路部和、将各信号电荷变换成数字信号的A/D变换部和、用该数字信号形成图像信号输出的信号处理部等构成。另外，在影像感光器51受光侧平面的外缘近旁，配置了多个垫(省略图示)，通过接线W连接于基板52。影像感光器51将来自于光电变换部51a的信号电荷变换成数字YUV信号等图像信号等，通过接线W输出到基板52上的一定回路。在此，Y是辉度，U(＝R-Y)是红与辉度信号的色差信号，V(＝B-Y)是青与辉度信号的色差信号。并且，摄像元件不限于上述CMOS型的影像感光器，也可以使用CCD等其他的影像感光器。

基板52备有在其一个平面上支撑上述影像感光器51以及筐体53的支撑平板52a和、在支撑平板52a的背面(与影像感光器51相反侧的面)与其一端部连接着的易弯基板52b。

支撑平板52a，是正反面设有多个信号传达用垫，在其一个平面侧与所述影像感光器51的接线W连接，在背面侧与易弯基板52b连接。

易弯基板52b，是如上所述，其一端与支撑平板52a连接，通过设置在其另一端部的外部连接用端子54，将支撑平板52a与外部回路(例如，实装了摄像单元的有上位装置的控制回路)连接，接受来自于外部回路的用来驱动影像感光器51的电压、时钟信号的供给，另外，也能够将数字YUV信号输出到外部回路。并且，易弯基板52b的长的一边方向的中间部具有可绕性或变形容易性，通过该变形，给出外部输出端子相对支撑平板52a的朝向或配置的自由度。

筐体53，是在基板52的支撑平板52a中的设置了影像感光器51的平面上，将影像感光器51格纳于内侧状态下，通过粘接被固定装备的。也就是说，筐体53的影像感光器51侧的部分是围着影像感光器51地开有广口，同时，另一端部形成为具有开口部55d的带有凸缘的筒状，在支撑平板52a上碰接固定着影像感光器51侧的端部。在筐体53的内部，格纳支撑着摄像透镜10。

摄像透镜10从物体侧起依次备有具有正的折射力的凸面向着物体侧的第1透镜L1、孔径光圈S、具有正的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第2透镜L 2、具有负的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第3透镜L3。各透镜L1、L2、L3在其光轴与筐体53的中心线一致的状态下收容于筐体53的内部。

更具体的是，第1透镜L1、孔径光圈S、第2透镜L2是在透镜的凸缘碰接的状态下，嵌合在圆筒状镜架55的小径部55a内。另一方面，镜架55的大径部55b内嵌合着的第3透镜L3，是碰接第2透镜L2的凸缘部，通过没有图示的粘接剂固定。镜架55是将形成在其外周的雄螺纹部55c与筐体53的内周面上形成的雌螺纹部53a螺合。因此，通过旋转镜架55，能够调整摄像透镜10与影像感光器51之间的间隔。调整之后，镜架55和筐体53通过没有图示的粘接剂被相互不能旋转地固定。

该摄像透镜是以孔径光圈S以及各透镜L1、L2、L3作为光学系统，用来对固体摄像元件进行被摄体像成像的部件。孔径光圈S是决定摄像透镜整个系统的F数的部件。

摄像透镜10和影像感光器51之间，其中，支撑于筐体53的IR滤光器23是例如形成为略矩形状、圆形状的部件。

并且，图示是省略了，在第2透镜L2和第3透镜L3之间，也可以设置遮光罩，此时，能够防止不要的光入射到接近固体摄像元件的第3透镜L3有效径的外侧，抑制重像、耀斑的发生。

就有关上述摄像单元50的使用形态作说明。图9是将摄像单元50装备于作为便携终端的手机100的状态的示意图。另外，图10是手机100的控制区划图。

例如摄像单元50配设在液晶显示部的下方相当的位置，其中，摄像透镜的筐体53的物体侧端面设在手机100的背面(以液晶显示部侧为正面)。

摄像单元50的外部连接用端子54与手机100的控制部101连接，将辉度信号、色差信号等图像信号输出到控制部101。

另一方面，手机100如图10所示，备有：综合性的控制各部的同时，实行各处理相应程序的控制部(CPU)101；用来通过键将号码等支持输入的输入部60；除了显示一定数据之外还显示其他摄像图像、影像等的显示部70；用来与外部服务器之间实现各种信息通信的无线通信部80；记忆手机100的系统程序、各种处理程序以及终端ID等必要诸数据的记忆部(ROM)91；用作临时性格纳由控制部101实行的各种处理程序、数据、或处理数据、或摄像单元50的摄像数据等的作业区域以及临时性记忆部(RAM)92。

然后，从摄像单元50输入的图像信号通过上述手机100的控制系统记忆到记忆部92，或显示在显示部70，并且，介过无线通信部80，作为影像信息送往外部。

以下，出示本发明的摄像透镜的实施例。各实施例中使用的记号如下。

f：摄像透镜整个系统的焦点距离

fB：后焦点

F：F数

2Y_D：相当于固体摄像元件的矩形实效像素区域的对角线长的像高

R：曲率半径

D：轴上面间隔

Nd：透镜材料对d线的折射率

vd：透镜材料的阿贝数

各实施例中，非球面的形状，是以面的顶点为原点，取光轴方向为X轴，取垂直光轴方向的高度为h，用以下的「数1」表示。

【数1】

$X=\frac{h^2/R}{1+\sqrt{1-(1+K)h^2/R^2}}+\mathrm{\Σ}{A}_i{h}^i$

其中，

Ai：i次的非球面系数

R：曲率半径

K：圆锥常数

(实施例1)

实施例1的摄像透镜的透镜数据在表1、2出示。且往后(包括表的透镜数据)10的次方数(例如：2.5×10^-03)用E(例如2.5E-03)来表示。

【表1】

(实施例1)

f＝4.76mm  fB＝1.29mm  F＝3.55  2Y_D＝5.76mm

面编号    R(mm)    D(mm)    Nd         vd

1         1.833    1.15     1.53180    56.0

2         2.484    0.23

光圈      ∞       0.63

3         -2.949   1.40     1.53180    56.0

4         -0.865   0.43

5         -1.151   0.78     1.58300    30.0

6         -5.236   0.50

7         ∞       0.30     1.51633    64.1

8         ∞

【表2】

非球面系数

第1面

K＝8.15240E-01

A4＝1.15670E-03

A6＝2.68720E-04

A8＝-1.53710E-04

A10＝1.63690E-03

A12＝-7.41830E-04

第2面

K＝8.10010E+00

A4＝3.12300E-02

A6＝-4.12710E-03

A8＝6.36510E-02

A10＝-1.35200E-01

第3面

K＝1.98740E+00

A4＝-3.87450E-02

A6＝-1.41830E-01

A8＝3.05260E-01

A10＝-1.08580E-01

第4面

K＝-2.17580E+00

A4＝-1.38170E-01

A6＝5.20030E-02

A8＝-2.99170E-02

A10＝-4.50210E-04

A12＝6.72390E-03

第5面

K＝-3.38230E+00

A4＝4.51040E-02

A6＝1.47580E-02

A8＝1.09970E-03

A10＝-2.85830E-04

A12＝-1.82410E-04

第6面

K＝4.37730E+00

A4＝-2.44900E-02

A6＝7.76740E-03

A8＝-8.08000E-04

A10＝-3.05170E-05

A12＝7.43360E-06

图1是实施例1的透镜截面图。图中L1表示第1头镜，L2表示第2头镜，L3表示第3头镜，S表示光圈。另外，F是光学性低透过滤光器、IR遮挡滤光器、固体摄像元件的封条玻璃等设想的平行平板。I为固体摄像元件的摄像面。图2是实施例1的像差图(球面像差、像散、畸变、子午彗形像差)。

(实施例2)

实施例2的摄像透镜的透镜数据在表3、4中出示。

【表3】

(实施例2)

f＝4.74mm  fB＝1.18mm  F＝3.55  2Y_D＝5.76mm

面编号    R(mm)    D(mm)    Nd         vd

1         1.754    0.90     1.53180    56.0

2         2.551    0.23

光圈      ∞       0.72

3         -2.775   1.31     1.53180    56.0

4         -0.923   0.58

5         -1.060   0.77     1.58300    30.0

6         -3.436   0.50

7         ∞       0.30     1.51633    64.1

8         ∞

【表4】

非球面系数

第1面

K＝1.00000E+00

A4＝3.83455E-03

A6＝7.74676E 03

A8＝7.04763E-03

A10＝4.19748E-03

A12＝-3.78379E-03

第2面

K＝7.31690E-00

A4＝3.82257E-02

A6＝-2.24935E-02

A8＝2.03789E-01

A10＝-2.05242E-01

第3面

K＝1.37292E+00

A4＝-4.84359E-02

A6＝-1.47866E-01

A8＝2.24391E-01

A10＝-5.66396E-02

第4面

K＝-2.33525E+00

A4＝-1.60082E-01

A6＝5.67647E-02

A8＝-2.67774E-02

A10＝-2.06476E-03

A12＝5.81712E-03

第5面

K＝-2.47897E+00

A4＝-2.61248E-02

A6＝1.68687E-02

A8＝2.40536E-04

A10＝-5.42875E-04

A12＝-3.87552E-05

第6面

K＝1.05726E+00

A4＝-8.69612E-04

A6＝5.23503E-03

A8＝-7.44161E-04

A10＝5.66479E-05

A12＝9.94367E-07

图3是实施例2的透镜截面图。图中L1表示第1透镜，L2表示第2透镜，L3表示第3透镜，S表示光圈。另外，F是光学性低透过滤光器、IR遮挡滤光器、固体摄像元件的封条玻璃等设想的平行平板。I为固体摄像元件的摄像面。图4是实施例1的像差图(球面像差、像散、畸变、子午彗形像差)。

(实施例3)

实施例3的摄像透镜的透镜数据在表5、6中出示。

【表5】

(实施例3)

f＝4.74mm  fB＝1.12mm  F＝2.88  2Y_D＝5.76mm

面编号    R(mm)    D(mm)    Nd         vd

1         1.934    1.14     1.53180    56.0

2         3.506    0.36

光圈      ∞       0.45

3         -2.125   1.42     1.53180    56.0

4         -0.892   0.61

5         -0.883   0.90     1.58300    30.0

6         -2.056   0.50

7         ∞       0.30     1.51633    64.1

8         ∞

【表6】

非球面系数

第1面

K＝5.81620E-01

A4＝-5.22970E-03

A6＝8.47900E-03

A8＝-7.49790E-03

A10＝3.56630E-03

A12＝-6.40100E-04

第2面

K＝8.25360E+00

A4＝7.27660E-03

A6＝-1.45830E-02

A8＝2.20510E-02

A10＝-1.99260E-02

第3面

K＝4.60860E+00

A4＝5.66520E-02

A6＝-4.85170E-02

A8＝9.20040E-02

A10＝-2.08330E-01

A12＝2.31630E-01

第4面

K＝-2.20310E+00

A4＝-1.23930E-01

A6＝1.83900E-02

A8＝-1.58110E-02

A10＝5.35900E-03

A12＝-3.34090E-03

第5面

K＝-2.93760E+00

A4＝-9.77290E-03

A6＝-2.42990E-03

A8＝-2.61640E-04

A10＝4.09210E-04

A12＝-2.42210E-05

第6面

K＝-8.38010E+00

A4＝2.46160E-02

A6＝2.81820E-03

A8＝-7.06320E-04

A10＝6.49660E-05

A12＝-9.38860E-07

图5是实施例3的透镜截面图。图中L1表示第1透镜，L2表示第2透镜，L3表示第3透镜，S表示光圈。另外，F是光学性低透过滤光器、IR遮挡滤光器、固体摄像元件的封条玻璃等设想的平行平板。I为固体摄像元件的摄像面。图6是实施例1的像差图(球面像差、像散、畸变、子午彗形像差)。

各实施例中，条件式(1)～(2)所示的值在表7中出示。

【表7】

	实施例1	实施例2	实施例3
				(5)IA<sub>D</sub>(°)	23.8	25.6	23.5
(6)|IA<sub>h</sub>-(IA<sub>D</sub>·Y<sub>h</sub>/Y<sub>D</sub>)|Y<sub>h</sub>＝0.0×Y<sub>D</sub>Y<sub>h</sub>＝0.3×Y<sub>D</sub>Y<sub>h</sub>＝0.5×Y<sub>D</sub>Y<sub>h</sub>＝0.6×Y<sub>D</sub>Y<sub>h</sub>＝0.7×Y<sub>D</sub>Y<sub>h</sub>＝0.8×Y<sub>D</sub>Y<sub>h</sub>＝0.9×Y<sub>D</sub>Y<sub>h</sub>＝1.0×Y<sub>D</sub>	0.02.22.62.52.21.71.10.0	0.01.71.91.71.51.10.70.0	0.01.72.32.21.91.50.80.0

注)各实施例都为Y_D＝2.88mm

各实施例中，条件式(3)～(6)所示的值在表8中出示。

【表8】

	实施例1	实施例2	实施例3
				(1){(v1+v2)/2}-v3	26.0	26.0	26.0
(2)f23/f	1.30	1.49	1.38

(3)f2/f1	0.23	0.28	0.32
				(4)r4/{(1-N2)·f}	0.34	0.37	0.35

上述实施例1、2、3，其中，第1透镜以及第2透镜由聚烯烃系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.01％以下。第3透镜由聚碳酸酯系的塑料材料形成，饱和吸水率为0.4％。与玻璃透镜相比，塑料透镜的饱和吸水率大，所以，有急剧性湿度变化的话则发生过度性的吸水量不均匀分布，有折射率不均匀得不到良好的成像性能之倾向。为了抑制湿度变化引起的性能劣化，优选使用饱和吸水率都在0.7％以下的塑料材料。

在此，因为塑料材料温度变化时的折射率变化较大，所以，第1透镜、第2透镜以及第3透镜都用塑料透镜构成的话，当周围温度变化之际，存在摄像透镜整个系统的像点位置变动之问题。在该像点位置的变动不能忽视之规格的摄像单元中，例如正的第1透镜用玻璃材料形成的透镜(例如玻璃模式透镜)，正的第2透镜和负的第3透镜用塑料透镜，且通过分配第2透镜和第3透镜的折射力，使得温度变化时的像点位置变动能够一定程度相抵消，则能够减轻该温度特性的问题。另外，也可以以玻璃材料形成的透镜作为正的第2透镜，以塑料透镜作为正的第1透镜和负的第3透镜。采用玻璃模式透镜时，为了尽量防止成型膜具的消耗，优选使用玻璃转移点(Tg)在400℃以下的玻璃材料。

另外最近已经知道，在塑料材料中混合无机微粒，能够抑制塑料材料的折射率的温度变化为较小。作详细说明的话则是，一般在透明的塑料材料中混合微粒的话，因为产生光的散乱而透过率降低，所以，用作光学材料是困难的，但是，通过使微粒的大小小于透过光束的波长，能够使实质上不产生散乱。塑料材料随温度上升折射率低下，而无机微粒随温度上升折射率上升。在此，通过利用这些温度依存性使产生相互抵消作用，能够使几乎不发生折射率变化。具体的是，通过在为母体材料的塑料材料中散布最大长为20毫微米以下的无机微粒，制成折射率的温度依存性极其低的塑料材料。例如通过在丙烯中散布氧化铌(Nb₂O₅)微粒，能够减小温度变化引起的折射率变化。本发明中，2个正透镜(L1，L2)中的1个或所有的透镜(L1，L2，L3)，通过使用散布了这种无机微粒的塑料材料，能够抑制摄像透镜整个系统的温度变化时的像点位置变动为较小。

Claims (14)

1.一种在固体摄像元件上成被摄体像的摄像透镜，其由从物体侧起依次为具有正的折射力的凸面向着物体侧的凹凸形状的第1透镜、孔径光圈、具有正的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第2透镜、具有负的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第3透镜构成，其中，所述第1透镜、第2透镜、第3透镜分别至少具有1面的非球面，满足以下条件式：

15°＜IA_D＜35°(1)

|IA_h-(IA_D·Y_h/Y_D)|＜5°(2)

其中，

Y_D：相当于所述固体摄像元件的矩形实效像素区域的对角线长的1/2的像高；

Y_h：所述摄像透镜的任意的像高，其中Y_h＜Y_D；

IA_D：所述摄像透镜的像高Y_D上成像的光束的主光线与光轴之间成的角度；

IA_h：所述摄像透镜的像高Y_h上成像的光束的主光线与光轴之间成的角度。

2.权利要求1中记载的摄像透镜，其中，满足以下条件式：

20＜{(v1+v2)/2}-v3＜70(3)

其中，

v1：所述第1透镜的阿贝数

v2：所述第2透镜的阿贝数

v3：所述第3透镜的阿贝数。

3.权利要求1中记载的摄像透镜，其中，满足以下条件式：

1.0＜f23/f＜3.0(4)

其中，

f23：所述第2透镜与第3透镜的合成焦点距离；

f：所述摄像透镜整个系统的焦点距离。

4.权利要求1中记载的摄像透镜，其中，满足以下条件式：

0.15＜f2/f1＜0.60(5)

其中，

f1：所述第1透镜的焦点距离；

f2：所述第2透镜的焦点距离。

5.权利要求1中记载的摄像透镜，其中，满足以下条件式：

0.20＜r4/{(1-N2)·f}＜0.60(6)

其中，

r4：所述第2透镜的像侧面的曲率半径；

N2：所述第2透镜对d线的折射率；

f：所述摄像透镜整个系统的焦点距离。

6.一种摄像单元，是将备有光电变换部的固体摄像元件、使被摄物体成像于所述固体摄像元件的所述光电变换部的权利要求1中记载的摄像透镜、支撑所述固体摄像元件同时配有进行电信号接发的外部连接用端子的基板、和开有来自于物体侧的光入射用的开口部并由遮光性部件形成的框体形成为一体的摄像单元，其中，

所述摄像单元的所述摄像透镜光轴方向的高度在10mm以下。

7.一种便携终端，其备有权利要求6中记载的摄像单元。

8.一种在固体摄像元件上成被摄体像的摄像透镜，其由从物体侧起依次为具有正的折射力的凸面向着物体侧的第1透镜、孔径光圈、具有正的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第2透镜、具有负的折射力的凸面向着像侧的凹凸形状的第3透镜构成，满足下述条件式：

20＜{(v1+v2)/2}-v3＜70(3)

1.0＜f23/f＜3.0(4)

其中，

v1：所述第1透镜的阿贝数；

v2：所述第2透镜的阿贝数；

v3：所述第3透镜的阿贝数；

f23：所述第2透镜和第3透镜的合成焦点距离；

f：所述摄像透镜整个系统的焦点距离。

9.权利要求8中记载的摄像透镜，其中，所述第1透镜是凸面向着物体侧的凹凸形状。

10.权利要求8中记载的摄像透镜，其中，满足下述条件式：

0.15＜f2/f1＜0.60(5)

其中，

f1：所述第1透镜的焦点距离；

f2：所述第2透镜的焦点距离。

11.权利要求8中记载的摄像透镜，其中，满足下述条件式：

0.20＜r4/{(1-N2)·f}＜0.60(6)

其中，

r4：所述第2透镜的像侧面的曲率半径；

N2：所述第2透镜对d线的折射率；

f：所述摄像透镜整个系统的焦点距离。

12.权利要求8中记载的摄像透镜，其中，所述第1透镜、第2透镜、第3透镜分别至少具有1面的非球面。

13.一种摄像单元，是将备有光电变换部的固体摄像元件、使被摄物体成像于所述固体摄像元件的所述光电变换部的权利要求8中记载的摄像透镜、支撑所述固体摄像元件同时配有进行电信号接发的外部连接用端子的基板、和开有来自于物体侧的光入射用的开口部并由遮光性部件形成的框体形成为一体的摄像单元，其中，

所述摄像单元的所述摄像透镜光轴方向的高度在10mm以下。

14.一种便携终端，其备有权利要求13中记载的摄像单元。

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